可編程序控制器指令系統(tǒng)

電氣控制及PLC技術制作：電氣學院楊霞2014年6月修訂24可編程序控制器的指令系統(tǒng)知識點：基本位邏輯關系語句指令（9個）特殊輸出類語句指令數(shù)據(jù)處理、運算指令特殊功能指令學習重點：本講是學習PLC的指令系統(tǒng)。重點掌握：

PLC的基本位邏輯關系語句指令（9個：符號、梯形圖程序繪法、工作原理，時序圖

）特殊輸出類語句指令3

程序控制類指令指令（作用、用法、圖形符號、時序圖）1

定時器、計數(shù)器、比較、程序控制類程序控制類指令用于程序運行狀態(tài)的控制，主要包括系統(tǒng)控制、跳轉(zhuǎn)、循環(huán)、子程序調(diào)用和順序控制等指令。一、END、STOP、WDR指令（系統(tǒng)控制指令）（一）結束指令LDM0.0END注意：必須指出MicroWin32STEP-7編程軟件，在主程序的結尾自動生成無條件結束指令（MEND）用戶不得輸入，否則編譯出錯。MEND4

(一）結束指令結束指令有兩條：END和MEND。兩條指令在梯形圖中以線圈形式編程。END，條件結束指令。使能輸入有效時，終止用戶主程序。MEND無條件結束指令。無條件終止用戶程序的執(zhí)行，返回主程序的第一條指令。指令格式：END（無操作數(shù)）5（二）停止指令STOP，暫停指令。使能輸入有效時，該指令使主機CPU的工作方式由RUN切換到STOP方式，從而立即終止用戶程序的執(zhí)行。STOP指令在梯形圖中以線圈形式編程。指令不含操作數(shù)。指令格式：STOP （無操作數(shù)）LDSM5.0//SM5.0為檢測到I/O錯誤時置1STOP//強制轉(zhuǎn)換至STOP（停止）模式6注意：END和STOP的區(qū)別。圖中，當I0.0接通時，Q0.0有輸出，若I0.1接通，執(zhí)行END指令，終止用戶程序，并返回主程序的起點，這樣，Q0.0仍保持接通，但下面的程序不會執(zhí)行。若I0.1斷開，接通I0.2，則Q0.1有輸出，若將I0.3接通，則執(zhí)行STOP指令，立即終止程序執(zhí)行，Q0.0與Q0.1均復位，CPU轉(zhuǎn)為STOP方式。圖END/STOP指令的區(qū)別7（三）看門狗復位指令

WDR：看門狗復位指令。當使能輸入有效時，執(zhí)行WDR指令，每執(zhí)行一次，看門狗定時器就被復位一次。用本指令可用以延長掃描周期，從而可以有效避免看門狗超時錯誤。指令格式：WDR（無操作數(shù)）LDM0.4//M0.4接通時WDR//重新觸發(fā)WDR，允許擴展掃描時間

警戒時鐘的定時時間為300毫秒,每次掃描它都被自動復位一次，正常工作時，如果掃描周期小于300毫秒，警戒時鐘不起作用。注意：如果預計掃描時間將超過300毫秒，或者預計會發(fā)生大量中斷活動，可能阻止返回主程序，掃描超過300毫秒，應使用WDR指令，重新觸發(fā)看門狗計時器。8END、STOP、WDR舉例9

二、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)指令

（一）循環(huán)指令

由

FOR和NEXT指令構成程序的循環(huán)體。FOR指令標記循環(huán)的開始，NEXT指令為循環(huán)體的結束指令。

工作原理：使能輸入EN有效，循環(huán)體開始執(zhí)行，執(zhí)行到NEXT指令時返回，每執(zhí)行一次循環(huán)體，當前值計數(shù)器INDX增1，達到終止值FINAL時，循環(huán)結束。使能輸入無效時，循環(huán)體程序不執(zhí)行。每次使能輸入有效，指令自動將各參數(shù)復位。FOR/NEXT指令必須成對使用，循環(huán)可以嵌套，最多為8層。

FORINDX，INIT，F(xiàn)INALNEXTFOR

循環(huán)程序的開始。NEXT

循環(huán)程序的結束，無操作數(shù)。INDX指定當前循環(huán)計數(shù)器，用于記錄循環(huán)次數(shù),INIT指定循環(huán)次數(shù)的初值，F(xiàn)INAL指定循環(huán)次數(shù)的終值。10

循環(huán)指令示例圖中，當I0.0為ON時，1所示的外循環(huán)執(zhí)行3次，由VW200累計循環(huán)次數(shù)。當I0.1為ON時，外循環(huán)每執(zhí)行一次，2所示的內(nèi)循環(huán)執(zhí)行3次，且由VW210累計循環(huán)次數(shù)。圖6-50循環(huán)指令示例11

（二）跳轉(zhuǎn)指令（1）跳轉(zhuǎn)指令

JMP，跳轉(zhuǎn)指令。使能輸入有效時，使程序流程跳到同一程序中的指定標號n處執(zhí)行。（2）標號指令

LBL，標號指令。標記程序段，作為跳轉(zhuǎn)指令執(zhí)行時跳轉(zhuǎn)到的目的位置。操作數(shù)n為0~255的字型數(shù)據(jù)。

LDI0.0JMP1LBL1

圖JMP/LBL指令格式必須強調(diào)的是：跳轉(zhuǎn)指令及標號必須同在主程序內(nèi)或在同一子程序內(nèi)，同一中斷服務程序內(nèi)，不可由主程序跳轉(zhuǎn)到中斷服務程序或子程序，也不可由中斷服務程序或子程序跳轉(zhuǎn)到主程序。12跳轉(zhuǎn)指令示例圖中當JMP條件滿足（即I0.0為ON時）程序跳轉(zhuǎn)執(zhí)行LBL標號以后的指令，而在JMP和LBL之間的指令一概不執(zhí)行，在這個過程中，即使I0.1接通也不會有Q0.1輸出。當JMP條件不滿足時，則當I0.1接通時Q0.1有輸出。

LDI0.0JMP3LDI0.1=Q0.1LBL3LDI0.2=Q0.2

13圖6-53a）外部接線圖

圖6-53b）程序結構應用舉例:3臺電機的順序起動和停止14圖6-53（c）梯形圖I0.0=1自動程序I0.0=0手動程序自動程序手動程序3臺電機的起動和停止15MP、LBL指令在工業(yè)現(xiàn)場控制中，常用于工作方式的選擇。如有3臺電動機M1～M3，具有兩種起停工作方式：1）手動操作方式：分別用每個電動機各自的起停按鈕控制M1～M3的起停狀態(tài)。2）自動操作方式：按下起動按鈕，M1～M3每隔5s依次起動；按下停止按鈕，M1～M3同時停止。

PLC控制的外部接線圖，程序結構圖，梯形圖分別如圖6-53a、b、c所示。從控制要求中，可以看出，需要在程序中體現(xiàn)兩種可以任意選擇的控制方式。所以運用跳轉(zhuǎn)指令的程序結構可以滿足控制要求。如圖6-53b所示，當操作方式選擇開關閉合時，I0.0的常開觸點閉合，跳過手動程序段不執(zhí)行；I0.0常閉觸點斷開，選擇自動方式的程序段執(zhí)行。而操作方式選擇開關斷開時的情況與此相反，跳過自動方式程序段不執(zhí)行，選擇手動方式程序段執(zhí)行。分析:16三、子程序調(diào)用指令：1.建立子程序；2.子程序調(diào)用；3.帶參數(shù)的子程序調(diào)用

1.建立子程序

（1）從“編輯”菜單，選擇插入→子程序；（2）從“指令樹”，用鼠標右鍵單擊“程序塊”圖標，并從彈出菜單選擇插入→子程序；（3）從“程序編輯器”窗口，用鼠標右鍵單擊，并從彈出菜單選擇插入→

子程序。默認的子程序名為SBR_N，編號N的范圍為0～63，從0開始按順序遞增，2.子程序調(diào)用子程序調(diào)用和返回指令子程序調(diào)用

SBR子程序條件返回CRET3.帶參數(shù)的子程序調(diào)用（1）子程序參數(shù)；（2）局部變量的類型；（3）數(shù)據(jù)類型；（4）建立帶參數(shù)子程序的局部變量表；（5）帶參數(shù)子程序調(diào)用指令

CALLSBR_0CRETRET17

子程序調(diào)用指令應用舉例18局部變量表分配帶參數(shù)的子程序調(diào)用19（1）順序步開始指令(LSCR)

（2）順序步結束指令(SCRE)

（3）順序步轉(zhuǎn)移指令(SCRT)通常用順序控制繼電器的位S0.0~S31.7代表程序的狀態(tài)步。四、順序控制指令20應用舉例：

使用順序控制結構，編寫出實現(xiàn)紅、綠燈循環(huán)顯示的程序（要求循環(huán)間隔時間為1s）。

功能流程圖分析：當I0.0輸入有效時，起動S0.0，執(zhí)行程序的第一步，輸出Q0.0置1（點亮紅燈），Q0.1置0（熄滅綠燈），同時起動定時器T37，經(jīng)過1s，步進轉(zhuǎn)移指令使得S0.1置1，S0.0置0，程序進入第二步，輸出點Q0.1置1（點亮綠燈），輸出點Q0.0置0（熄滅紅燈），同時起動定時器T38，經(jīng)過1s，步進轉(zhuǎn)移指令使得S0.0置1，S0.1置0，程序進入第一步執(zhí)行。如此周而復始，循環(huán)工作。SM0.0RUN狀態(tài)監(jiān)控，PLC在運行RUN狀態(tài)，該位始終為121本例是用順序繼電器實現(xiàn)的順序控制中的一個步S0.5的程序段，這一步實現(xiàn)的功能是：使兩個電機M1和M2起動運行20秒后停止，切換到下一步。22

在使用順序控制指令時應注意：（1）步進控制指令SCR只對狀態(tài)元件S有效。為了保證程序的可靠運行，驅(qū)動狀態(tài)元件S的信號應采用短脈沖。（2）當輸出需要保持時，可使用S/R指令。（3）不能把同一編號的狀態(tài)元件用在不同的程序中，例如，如果在主程序中使用S0.1，則不能在子程序中再使用。（4）在SCR段中不能使用JMP和LBL指令。即不允許跳入或跳出SCR段，也不允許在SCR段內(nèi)跳轉(zhuǎn)?？梢允褂锰D(zhuǎn)和標號指令在SCR段周圍跳轉(zhuǎn)。（5）不能在SCR段中使用FOR、NEXT和END指令。23空操作指令（NOP）

空操作指令，起增加程序容量的作用。操作數(shù)N為執(zhí)行空操作指令的次數(shù)，N=0~255。

LADSTL功能NOPN空操作指令空操作指令格式NOPN24邏輯取反指令（NOT）邏輯取反指令，邏輯狀態(tài)取反指令，改變能流狀態(tài)。無操作數(shù)。

LADSTL功能NOT取反指令邏輯取反指令格式NOT25邏輯取反指令（NOT）舉例262S7-200系列PLC功能指令（自學）表功能指令數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令中斷指令高速計數(shù)器指令高速脈沖輸出指令PID回路指令時鐘指令傳送指令數(shù)學運算指令邏輯運算指令移位和循環(huán)移位指令272S7－200系列PLC功能指令一、表功能指令指令描述ATTDATA，TABLE填表FND=TBL，PATRN，INDX查表FND＜＞TBL，PATRN，INDX查表FND＜TBL，PATRN，INDX查表FND＞TBL，PATRN，INDX查表FIFODATA，TABLE先入先出LIFODATA，TABLE后入先出FILLIN，OUT，N填充281．填表指令（ATT）

填表指令（AddToTable）向表（TBL）中增加一個字（DATA）表內(nèi)的第一個數(shù)是表的最大長度（TL）,第二個數(shù)是表內(nèi)實際的項數(shù)（EC）。新數(shù)據(jù)被放入表內(nèi)上一次填入的數(shù)的后面。每向表內(nèi)填入一個新的數(shù)據(jù)，EC自動加1。除了TL和EC外，表最多可以裝入100個數(shù)據(jù)。TBL為WORD型，DATA為INT型。29填表指令的舉例圖填表指令的舉例執(zhí)行ATT指令之前執(zhí)行ATT指令之后302．查表指令

查表指令（TableFind）從指針I(yè)NDX所指的地址開始查表TBL，搜索與數(shù)據(jù)PTN的關系滿足CMD定義的條件的數(shù)據(jù)。

命令參數(shù)CMD=1~4，分別代表“=”、“＜＞”、“＜”、和“＞”。如果發(fā)現(xiàn)了一個符合條件的數(shù)據(jù)，則INDX指向該數(shù)據(jù)。要查找下一個符合條件的數(shù)據(jù)，再次啟動查表之前，應先將INDX加1。如果沒有找到，INDX的數(shù)值等于EC。一個表最多有100個填表數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的編號為0~99。

TBL和INDX為WORD型，PTN為INT型，CMD為字節(jié)型。31查表指令操作舉例圖查表指令操作舉例LDI2.1FND-VW202,16#3130,AC1323．先入先出（FIFO）指令

先入先出（FirstInFirstOut）指令從表（TBL）中移走最先放進的第一個數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)0），并將它送入DATA指定的地址，表中剩下的各項依次向上移動一個位置。每次執(zhí)行此指令，表中的項數(shù)EC減1。TABLE為INT型，DATA為WORD型。33先入先出指令的應用

LIFO執(zhí)行后圖先入先出指令舉例執(zhí)行前344．后入先出（LIFO）指令

后入先出（LastInFirstOut）指令從表（TBL）中移走最后放進的數(shù)據(jù)，并將它送入DATA指定的位置，剩下的各項依次向上移動一個位置。每次執(zhí)行此指令，表中的項數(shù)EC減1。TABLE為INT型，DATA為WORD型。35后入先出指令的應用圖后入先出指令的應用舉例LIFO執(zhí)行前LIFO執(zhí)行后365．存儲器填充指令

存儲器填充指令FILL（MemoryFill）用輸入值（IN）填充從輸出OUT開始的N個字，字節(jié)型整數(shù)N=1~255。圖7－26中的FILL指令將0填入VW200~VW219，IN和OUT為WORD型。圖填充指令376．讀寫實時時鐘指令

讀寫實時時鐘指令TODR(TimeofDayRead)從時鐘讀取當前時間和日期，并把它們裝入以T為起始地址的8個字節(jié)緩沖區(qū)，依次存放年、月、日、時、分、秒、0和星期、時間和日期的數(shù)據(jù)類型為字節(jié)型。圖時鐘指令38二、轉(zhuǎn)換指令

轉(zhuǎn)換指令是對操作數(shù)的類型進行轉(zhuǎn)換，并輸出到指定的目標地址中去。轉(zhuǎn)換指令包括數(shù)據(jù)的類型轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的編碼和譯碼指令以及字符串類型轉(zhuǎn)換指令。6．字節(jié)與整數(shù)的轉(zhuǎn)換指令2．雙字整數(shù)轉(zhuǎn)換為實數(shù)3．四舍五入取整指令4．截位取整指令5．整數(shù)與雙整數(shù)的轉(zhuǎn)換1、BCD碼與整數(shù)之間的轉(zhuǎn)換39轉(zhuǎn)換指令如圖：圖轉(zhuǎn)換指令圖轉(zhuǎn)換指令407．譯碼指令8．段譯碼指令SEGENINENOOUTD0D1D2D5D4D3D6

圖段譯碼指令41三、中斷指令（一）中斷源1．中斷源（1）通信中斷（2）I/O中斷I/O中斷包括外部輸入中斷、高速計數(shù)器中斷和脈沖串輸出中斷。（3）時間中斷時間中斷包括定時中斷和定時器中斷。PLC的自由通信模式下,通信口的狀態(tài)可由程序來控制S7-200系列可編程控制器最多有34個中斷源，422．中斷優(yōu)先級

中斷優(yōu)先級由高到低依次是：通信中斷、輸入輸出中斷、時基中斷。

在PLC應用系統(tǒng)中通常有多個中斷源。當多個中斷源同時向CPU申請中斷時，要求CPU能將全部中斷源按中斷性質(zhì)和處理的輕重緩急進行排隊，并給予優(yōu)先權。3．CPU響應中斷的順序PLC中，CPU響應中斷的順序可以分以下三種情況：（1）當不同的優(yōu)先級的中斷源同時申請中斷時，CPU響應中斷請求的順序為從優(yōu)先級高的中斷源到優(yōu)先級低的中斷源。（2）當相同優(yōu)先級的中斷源申請中斷時，CPU按先來先服務的原則響應中斷請求。43（3）當CPU正在處理某中斷，又有中斷源提出中斷請求時，新出現(xiàn)的中斷請求按優(yōu)先級排隊等候處理，當前中斷服務程序不會被其他甚至更優(yōu)先級的中斷程序打斷。任何時刻CPU只執(zhí)行一個中斷程序。（二）中斷控制

經(jīng)過中斷判優(yōu)后，將優(yōu)先級最高的中斷請求送給CPU，CPU響應中斷后自動保存邏輯堆棧、累加器和某些特殊標志寄存器位，即保護現(xiàn)場。中斷處理完成后，又自動恢復這些單元保存起來的數(shù)據(jù)，即恢復現(xiàn)場。44中斷指令如圖圖中斷指令45三、中斷程序(中斷服務程序)中段程序是為處理中斷事件而事先編好的程序。中斷程序不是由程序調(diào)用，而是在中斷事件發(fā)生時由操作系統(tǒng)調(diào)用。

注意:(1)在中斷程序中禁止使用DISI、ENI、HDEF、LSCR、END